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课时2　探究影响酶催化功能的因素
一、pH对酶活性的影响
1.典型曲线
2.曲线解读
(1)酶通常在一定pH范围内才起作用,而且在某一pH下作用最强,该pH称为最适pH。
(2)不同酶的最适的pH范围可能很窄,也可能较宽,这取决于不同酶的特性。
3.探究pH对过氧化氢酶的影响
(1)实验原理。
①过氧化氢酶能够催化过氧化氢分解产生水和氧气,通过检测氧气的变化可反映酶催化速率的强弱。
②不同的pH能影响酶的活性,在最适的pH条件下酶的催化效率最高。
(2)实验装置。
甲
乙
①甲表示反应前的状态,浸过肝脏匀浆的滤纸片不与H2O2溶液接触。
②乙表示旋转反应小室,使浸过肝脏匀浆的滤纸片与H2O2溶液接触,倒置的量筒收集气体。
(3)实验步骤。
①安装装置。
a.乙装置的水槽中加水至快满为止。
b.将大小相同的8片滤纸片放在盛有新鲜肝脏匀浆的培养皿中浸泡1 min,然后用镊子夹起滤纸片,贴靠在培养皿壁上,待多余的匀浆流尽后,贴在甲反应小室的内壁上。
c.向反应小室中加入2 mL缓冲液、2 mL 3%的过氧化氢溶液,将小室塞紧。
d.将装置按图乙所示进行组装。
②反应与气体收集。
a.将反应小室小心旋转180°,使过氧化氢溶液与滤纸片接触,并开始计时。
b.每隔30 s读取量筒中水平面的刻度1次,共进行4次,并记录结果。
③利用该装置进行其他pH的检测(特别提醒:每次检测之前需要反复冲洗反应小室,再重复上述实验过程)。
④实验结果。
缓冲液 pH5.0 pH6.0 pH7.0 pH8.0
收集的气体 体积/mL 0.5 min
1 min
1.5 min
2 min
⑤实验结论:过氧化氢酶在最适pH(7.3～7.5)时,活性最强,低于最适pH时,随pH升高酶活性升高,高于最适pH时,随pH升高酶活性下降。
(1)探究“pH对过氧化氢酶的影响”时,反应小室旋转180°时开始计时。(　√　)
(2)每次实验后,先用水充分冲洗反应小室,然后用相应缓冲液再冲洗一遍。(　√　)
(3)pH由10降到2的过程中,胃蛋白酶的活性将逐渐增强。(　×　)
提示:在pH为10的溶液中胃蛋白酶已经彻底变性失活,pH即使降至最适,酶活性也不会
恢复。
二、温度对酶活性的影响
1.典型曲线
2.曲线解读
(1)酶促反应都有一个最适温度,在此温度以上或以下,酶活性均会下降。
(2)温度对酶促反应的影响有两个方面:
①温度升高,反应物分子具有的能量增加,反应速度加快,如图示中曲线 a所示。
②温度影响酶的空间结构,温度升得越高,酶变性的速率越快,升到一定温度,酶将完全失活,如曲线b所示。
③a、b所示的作用叠加在一起,使得酶催化的反应表现出最适温度,如曲线c所示。
三、其他影响因素
　有机溶剂、重金属离子、酶的激活剂和抑制剂等都会影响酶的活性。
(1)温度升高,反应物分子具有的能量增加,反应速度一定加快。(　×　)
提示:高于或低于酶的最适温度,酶促反应速度都会降低。
(2)随着温度降低,酶促反应的活化能下降,低温能降低酶活性的原因是低温破坏了酶的空间结构。(　×　)
提示:活化能是指进行化学反应所需要的能量,不会随温度而改变,只是酶降低了反应的活化能;低温时,酶的活性低,但空间结构几乎不变。
(3)可以利用探究pH影响过氧化氢酶活性实验的试剂、材料、装置等探究不同温度对酶促反应速率的影响。(　×　)
提示:过氧化氢的分解受温度影响较大,若温度升高,过氧化氢分解反应速率明显加快,这样实验的变量不唯一。
(4)底物浓度和酶浓度通过影响酶与底物的接触面积而影响酶促反应速率。(　√　)
一、酶促反应曲线及分析方法
[典例1-1] 下图表示乳糖酶催化乳糖水解的两个实验结果,除自变量和图中条件外,其他实验条件均设置为最适条件。下列有关叙述错误的是(　B　)
A.若增大实验1的酶浓度,相对反应速率增大
B.若继续增大实验1的乳糖浓度,相对反应速率将降低
C.若继续增大实验2的酶浓度,相对反应速率可能不再增大
D.若降低两个实验的反应温度,相对反应速率都将减小
解析:分析实验1的曲线图可知,酶浓度为2%时,随着乳糖浓度增大,酶促反应速率先增大,达到一定速率后不变。分析实验2的曲线图可知,乳糖浓度为20%时,随着酶浓度增大,酶促反应速率不断增大。实验1最终限制酶促反应速率的因素是酶浓度有限,若增大实验1的酶浓度,相对反应速率增大,A正确;若继续增大实验1的乳糖浓度,相对反应速率将不变,
B错误;若继续增大实验2的酶浓度,相对反应速率可能不再增大,因为乳糖浓度有限,C正确;根据题意可知,两个实验都处于最适条件(最适温度和最适pH),所以若降低两个实验的反应温度,酶的活性下降,相对反应速率都将减小。
[典例1-2](宁波高一期中)青霉素酰化酶,又称青霉素氨基水解酶,该酶已大规模应用于工业生产β内酰胺类抗生素的关键中间体和半合成β内酰胺类抗生素。某科研小组测定了青霉素酰化酶的活性与pH和温度的关系,结果如图所示。下列相关叙述正确的是(　D　)
A.青霉素酰化酶具有一定的结构,其形状与底物的结合无关
B.该酶适于在35 ℃、pH为6.5的磷酸盐缓冲液体系中保存
C.反应体系的pH由2.0上升到6.5的过程中,该酶的活性逐渐增强
D.若温度由10 ℃上升到28 ℃,则该酶降低化学反应的活化能的能力增强
解析:酶分子有一定的结构,能与特定的底物结合,A错误;酶应在低温、适宜pH条件下保存,B错误;青霉素酰化酶的最适pH约为6.5,pH为2.0时,其已经变性失活,C错误;温度由10 ℃上升到 28 ℃ 的过程中,该酶的活性增强,降低化学反应的活化能的能力逐渐增强,
D正确。
归纳总结与酶相关的曲线
曲线 曲线解读
①与无机催化剂相比,酶具有高效性;②酶只能缩短达到化学平衡所需的时间,不能改变化学反应的平衡点;③与未加酶组对比,说明酶具有催化作用
加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同,说明酶B对此反应无催化作用,而加入酶A的反应速率随底物浓度的增大明显加快,说明酶具有专一性
①甲:底物充足,其他条件适宜,酶促反应速率与酶浓度成正比。②乙:其他条件适宜,酶量一定,酶促反应速率随底物浓度增加而加快,当反应物达到一定浓度后,受酶的数量和酶的活性的限制,酶促反应速率不再增加;③底物浓度和酶浓度是通过影响酶与底物的接触而影响酶促反应速率的,并不影响酶的活性
甲 乙 ①在一定温度(pH)范围内,随温度(pH)的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围,酶的催化作用逐渐减弱;②过酸、过碱、高温都会使酶变性失活,而低温只是抑制酶的活性,酶分子的结构未被破坏,温度升高可恢复其活性;③酶催化反应时,最适温度和最适pH不会相互影响;④若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度时,检测底物被分解的试剂不宜选用本尼迪特试剂,因为用本尼迪特试剂鉴定时需热水浴加热;⑤不宜选用淀粉和淀粉酶探究酶的最适pH,因为淀粉在酸性条件下会水解
二、探究pH对过氧化氢酶活性的影响
[典例2-1](台州高一期末) 如图为用于“探究pH对过氧化氢酶活性的影响”活动中的实验装置中的反应室部分结构。下列相关叙述正确的是(　D　)
A.若把过氧化氢酶换成胃蛋白酶,实验自变量仍可以设为pH5.0、pH6.0、pH7.0、pH8.0
B.每一次实验的记录结果要记录最终产生的氧气量来判断酶活性的大小
C.每一次操作后将装置用清水清洗干净即可进行下一次实验
D.本实验所用的过氧化氢酶不可用于探究酶活性受温度的影响
解析:胃蛋白酶的最适pH在2左右,若实验自变量设为pH5.0、pH6.0、pH7.0、pH8.0,则各组实验中胃蛋白酶都会失活,不能以此探究pH对胃蛋白酶活性的影响,A错误;由于最终产生的氧气量取决于过氧化氢的量,不能反映酶活性的大小,B错误;每次操作后应当将图示装置用清水冲洗干净,然后用相应的缓冲液再冲洗一遍,C错误;过氧化氢遇热易分解,故本实验所用的过氧化氢酶不可用于探究酶活性受温度的影响,D正确。
[典例2-2](杭州高一联考期中)某兴趣小组进行了“探究pH对过氧化氢酶的影响”实验,结果如下表所示。下列叙述正确的是(　A　)
pH 5.0 6.0 7.0 8.0
收集到的气体体积/mL 0.5 min 6.5 7.6 8.3 8.0
1 min 9.5 11.3 12.3 11.6
A.过氧化氢酶在动物肝脏细胞和血细胞中的浓度高
B.过氧化氢与过氧化氢酶溶液混合后再添加缓冲液
C.实验过程中各组过氧化氢酶的含量和活性要保持相同
D.由表中数据可说明,过氧化氢酶的最适pH在7.0～8.0
解析:动物肝脏细胞和血细胞富含过氧化氢酶,A正确;实验步骤设计中应该先将过氧化氢酶溶液调节pH,再与过氧化氢溶液混合,B错误;酶的含量属于无关变量,应该相同而且
适宜,但酶的活性属于因变量,各组的酶活性不同,C错误;表中数据可说明,与pH6.0相比,
pH8.0时收集到的气体稍微多一点,但都没有pH7.0时收集得多,因而可推测,过氧化氢酶的最适pH在6.0～8.0,D错误。
分析实验操作过程中的细节
(1)实验操作过程中装置只有一套,因此检测不同pH对过氧化氢酶的影响,需要对实验装置进行反复冲洗,以免影响实验结果。
(2)本实验的自变量为pH,通过设置具有一定梯度的多组不同的缓冲液来调节。浸过肝脏匀浆的滤纸片表示酶的数量,不同装置中滤纸片的数量需要相同,但特别指出的是改变滤纸片的数量无法改变产物的量,只可以改变反应速率。
(3)本实验中,量筒中的水要灌满,排出量筒内的空气,且不能产生气泡,否则会影响后面气体体积的测量。
(4)本实验的因变量为酶活性,检测指标为气体的产生速率。收集到的气体不能直接表示酶活性(或催化效率),而是需要计算单位时间内气体的产生量,以此表示不同pH下的酶活性。
(5)本实验宜保证在酶的最适温度(排除温度干扰)下进行,在将各次实验的反应小室内的过氧化氢溶液旋转180°前,要把过氧化氢溶液先与缓冲液混合,二者不能颠倒顺序。若颠倒顺序,底物会在未调好pH的情况下就在酶的作用下发生反应,影响实验的准确性。因此,必须先将底物置于预设环境下,再与酶混合。
1.当人发烧时会感到全身不适、无力、食欲不振,如果持续高烧就会休克,甚至有生命危险。由此可见:
(1)高温使体内的酶,包括消化酶的活性降低,消化能力减弱,所以食欲不振,根本原因是高温改变了消化酶的空间结构。
(2)下图表示pH对人体内的几种消化酶——肠淀粉酶、唾液淀粉酶、胃蛋白酶的催化效率的影响。
图中曲线Ⅰ可能是人体胃蛋白酶;图中表明各种酶对pH的适应范围很广;口腔中的唾液淀粉酶进入胃中,其活性下降。
2.在探究酶的专一性实验中采用的材料之一为溶于质量分数为0.3%的氯化钠溶液中的淀粉溶液。
(1)氯化钠是唾液淀粉酶的激活剂,但是过高浓度的氯化钠(大于1/3的饱和度),反而抑制唾液淀粉酶的活性,成为了抑制剂。
(2)下图表示竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂的作用原理。
竞争性抑制剂的抑制作用会因底物浓度的增加而减弱,而非竞争性抑制剂的抑制作用则不会。底物浓度和酶浓度是通过影响酶与底物的接触而影响酶促反应速率的。(共37张PPT)
第三章 细胞的代谢
第二节
酶是生物催化剂
课时2
探究影响酶催化功能的因素
读教材·相信我能行
一、 对酶活性的影响
1.典型曲线
2.曲线解读
（1）酶通常在一定范围内才起作用，而且在某一 下作用最强，该
称为________。
（2）不同酶的最适的 范围可能很窄，也可能较宽，这取决于________
_______。
最适
不同酶
的特性
3.探究 对过氧化氢酶的影响
（1）实验原理。
①过氧化氢酶能够催化过氧化氢分解产生水和氧气，通过检测______的变
化可反映酶催化速率的强弱。
②不同的能影响酶的活性，在______的 条件下酶的催化效率最高。
（2）实验装置。
氧气
最适
①甲表示反应前的状态，浸过肝脏匀浆的滤纸片不与 溶液接触。
甲
乙
②乙表示旋转__________，使浸过肝脏匀浆的滤纸片与 溶液接触，
倒置的量筒收集气体。
反应小室
（3）实验步骤。
①安装装置。
.乙装置的______中加水至快满为止。
.将大小相同的8片滤纸片放在盛有______________的培养皿中浸泡 ，
然后用镊子夹起滤纸片，贴靠在培养皿壁上，待多余的匀浆流尽后，贴在
甲反应小室的内壁上。
.向反应小室中加入________、 的过氧化氢溶液，将小室塞
紧。
.将装置按图乙所示进行组装。
水槽
新鲜肝脏匀浆
缓冲液
②反应与气体收集。
.将反应小室小心旋转 ，使过氧化氢溶液与________接触，并开始
计时。
.每隔 读取量筒中水平面的刻度1次，共进行4次，并记录结果。
③利用该装置进行其他 的检测（特别提醒：每次检测之前需要_______
_____反应小室，再重复上述实验过程）。
滤纸片
反复
冲洗
④实验结果。
缓冲液
收集的气体体 积/
⑤实验结论：过氧化氢酶在最适 时，活性______，低于最
适时，随升高酶活性______，高于最适时，随 升高酶活性
______。
最强
升高
下降
思维点拨
（1）探究“对过氧化氢酶的影响”时,反应小室旋转 时开始计时。
( )
√
（2）每次实验后，先用水充分冲洗反应小室，然后用相应缓冲液再冲洗
一遍。( )
√
（3） 由10降到2的过程中，胃蛋白酶的活性将逐渐增强。( )
×
提示：在为10的溶液中胃蛋白酶已经彻底变性失活， 即使降至最适，
酶活性也不会恢复。
二、温度对酶活性的影响
1.典型曲线
2.曲线解读
（1）酶促反应都有一个______温度,在此温度以上或以下，酶活性均会下降。
（2）温度对酶促反应的影响有两个方面：
①温度升高，反应物分子具有的能量增加，反应速度加快，如图示中曲线
___所示。
②温度影响酶的空间结构，温度升得越高，酶变性的速率越快，升到一定
温度，酶将完全失活，如曲线___所示。
③、 所示的作用叠加在一起，使得酶催化的反应表现出最适温度，如
曲线__所示。
最适
三、其他影响因素
__________、重金属离子、酶的________和抑制剂等都会影响酶的活性。
有机溶剂
激活剂
思维点拨
（1）温度升高，反应物分子具有的能量增加，反应速度一定加快。( )
×
提示：高于或低于酶的最适温度，酶促反应速度都会降低。
（2）随着温度降低,酶促反应的活化能下降,低温能降低酶活性的原因是低
温破坏了酶的空间结构。( )
×
提示：活化能是指进行化学反应所需要的能量,不会随温度而改变,只是酶
降低了反应的活化能;低温时,酶的活性低,但空间结构几乎不变。
（3）可以利用探究 影响过氧化氢酶活性实验的试剂、材料、装置等探
究不同温度对酶促反应速率的影响。( )
×
提示：过氧化氢的分解受温度影响较大，若温度升高，过氧化氢分解反应
速率明显加快，这样实验的变量不唯一。
（4）底物浓度和酶浓度通过影响酶与底物的接触面积而影响酶促反应速
率。( )
√
攻难点·让我更出色
一、酶促反应曲线及分析方法
［典例1-1］ 下图表示乳糖酶催化乳糖水解的两个
实验结果，除自变量和图中条件外，其他实验条件
均设置为最适条件。下列有关叙述错误的是( )
A.若增大实验1的酶浓度，相对反应速率增大
B.若继续增大实验1的乳糖浓度，相对反应速率将降低
C.若继续增大实验2的酶浓度，相对反应速率可能不再
增大
D.若降低两个实验的反应温度，相对反应速率都将减小
B
解析：分析实验1的曲线图可知，酶浓度为 时，随着乳糖浓度增大，酶
促反应速率先增大，达到一定速率后不变。分析实验2的曲线图可知，乳
糖浓度为 时，随着酶浓度增大，酶促反应速率不断增大。实验1最终
限制酶促反应速率的因素是酶浓度有限，若增大实验1的酶浓度，相对反
应速率增大，A正确；若继续增大实验1的乳糖浓度，相对反应速率将不变，
B错误；若继续增大实验2的酶浓度，相对反应速率可能不再增大，因为乳
糖浓度有限，C正确；根据题意可知，两个实验都处于最适条件
（最适温度和最适 ），所以若降低两个实验的反应温度，酶的活性下
降，相对反应速率都将减小。
［典例1-2］ （宁波高一期中）青霉素酰化酶，又称青霉素氨基水解酶，该酶已大
规模应用于工业生产内酰胺类抗生素的关键中间体和半合成 内酰胺类抗生素。
某科研小组测定了青霉素酰化酶的活性与 和温度的关系，结果如图所示。下列相
关叙述正确的是( )
D
A.青霉素酰化酶具有一定的结构，其形状与底物的结合无关
B.该酶适于在、 为6.5的磷酸盐缓冲液体系中保存
C.反应体系的 由2.0上升到6.5的过程中,该酶的活性逐渐增强
D.若温度由上升到 ，则该酶降低化学反应的活化能的能力增强
解析：酶分子有一定的结构，能与特定的底物结合，A错误；酶应在低温、
适宜条件下保存，B错误；青霉素酰化酶的最适约为， 为2.0
时，其已经变性失活，C错误；温度由上升到 的过程中，该酶的
活性增强，降低化学反应的活化能的能力逐渐增强，D正确。
拓展提升
归纳总结与酶相关的曲线
曲线 曲线解读
________________________________________________________________ ①与无机催化剂相比，酶具有高效性;②
酶只能缩短达到化学平衡所需的时间,不
能改变化学反应的平衡点;③与未加酶组
对比，说明酶具有催化作用
曲线 曲线解读
_____________________________________________________________________ 加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应
速率相同,说明酶B对此反应无催化作用,
而加入酶A的反应速率随底物浓度的增大
明显加快,说明酶具有专一性
续表
曲线 曲线解读
___________________________________________________________________________________ ①甲:底物充足,其他条件适宜,酶促反
应速率与酶浓度成正比。②乙:其他条
件适宜,酶量一定,酶促反应速率随底
物浓度增加而加快,当反应物达到一定
浓度后,受酶的数量和酶的活性的限
制,酶促反应速率不再增加;③底物浓
度和酶浓度是通过影响酶与底物的接
触而影响酶促反应速率的，并不影响
酶的活性
续表
曲线 曲线解读
_____________________________________________________________________________ ①在一定温度 范围内,随温度
的升高,酶的催化作用增强,超过
这一范围,酶的催化作用逐渐减弱;②
过酸、过碱、高温都会使酶变性失活,
而低温只是抑制酶的活性,酶分子的结
构未被破坏,温度升高可恢复其活性;
③酶催化反应时，最适温度和最适
不会相互影响;
甲
乙
续表
曲线 曲线解读
_____________________________________________________________________________ ④若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适
温度时，检测底物被分解的试剂不宜
选用本尼迪特试剂，因为用本尼迪特
试剂鉴定时需热水浴加热;⑤不宜选用
淀粉和淀粉酶探究酶的最适 ，因为
淀粉在酸性条件下会水解
甲
乙
续表
二、探究 对过氧化氢酶活性的影响
［典例2-1］ （台州高一期末）如图为用于“探究 对
过氧化氢酶活性的影响”活动中的实验装置中的反应室
部分结构。下列相关叙述正确的是( )
D
A.若把过氧化氢酶换成胃蛋白酶，实验自变量仍可以设为 、
、、
B.每一次实验的记录结果要记录最终产生的氧气量来判断酶活性的大小
C.每一次操作后将装置用清水清洗干净即可进行下一次实验
D.本实验所用的过氧化氢酶不可用于探究酶活性受温度的影响
解析：胃蛋白酶的最适在2左右，若实验自变量设为、 、
、，则各组实验中胃蛋白酶都会失活，不能以此探究 对胃
蛋白酶活性的影响，A错误；由于最终产生的氧气量取决于过氧化氢的量，
不能反映酶活性的大小，B错误；每次操作后应当将图示装置用清水冲洗干
净，然后用相应的缓冲液再冲洗一遍，C错误；过氧化氢遇热易分解，故本
实验所用的过氧化氢酶不可用于探究酶活性受温度的影响，D正确。
［典例2-2］ （杭州高一联考期中）某兴趣小组进行了“探究 对过氧化
氢酶的影响”实验，结果如下表所示。下列叙述正确的是( )
5.0 6.0 7.0 8.0
收集到的气 体体积/ 6.5 7.6 8.3 8.0
9.5 11.3 12.3 11.6
A
A.过氧化氢酶在动物肝脏细胞和血细胞中的浓度高
B.过氧化氢与过氧化氢酶溶液混合后再添加缓冲液
C.实验过程中各组过氧化氢酶的含量和活性要保持相同
D.由表中数据可说明，过氧化氢酶的最适在
解析：动物肝脏细胞和血细胞富含过氧化氢酶，A正确；实验步骤设计中
应该先将过氧化氢酶溶液调节 ，再与过氧化氢溶液混合，B错误；酶的
含量属于无关变量，应该相同而且适宜，但酶的活性属于因变量，各组的
酶活性不同，C错误；表中数据可说明，与相比， 时收集到
的气体稍微多一点，但都没有 时收集得多，因而可推测，过氧化氢
酶的最适在 ，D错误。
拓展提升
分析实验操作过程中的细节
（1）实验操作过程中装置只有一套,因此检测不同对过氧化氢酶的影响,
需要对实验装置进行反复冲洗,以免影响实验结果。
（2）本实验的自变量为,通过设置具有一定梯度的多组不同的缓冲液来
调节。浸过肝脏匀浆的滤纸片表示酶的数量,不同装置中滤纸片的数量需
要相同,但特别指出的是改变滤纸片的数量无法改变产物的量,只可以改变
反应速率。
（3）本实验中,量筒中的水要灌满,排出量筒内的空气,且不能产生气泡,否
则会影响后面气体体积的测量。
（4）本实验的因变量为酶活性,检测指标为气体的产生速率。收集到的气
体不能直接表示酶活性（或催化效率）,而是需要计算单位时间内气体的
产生量，以此表示不同 下的酶活性。
（5）本实验宜保证在酶的最适温度（排除温度干扰）下进行,在将各次实
验的反应小室内的过氧化氢溶液旋转 前,要把过氧化氢溶液先与缓冲
液混合,二者不能颠倒顺序。若颠倒顺序,底物会在未调好 的情况下就在
酶的作用下发生反应,影响实验的准确性。因此,必须先将底物置于预设环
境下,再与酶混合。
链生活·实践我在行
1.当人发烧时会感到全身不适、无力、食欲不振,如果持续高烧就会休克，
甚至有生命危险。由此可见：
（1）高温使体内的酶,包括消化酶的活性______,消化能力______,所以食
欲不振，根本原因是高温改变了消化酶的__________。
降低
减弱
空间结构
（2）下图表示 对人体内的几种消化
酶——肠淀粉酶、唾液淀粉酶、胃蛋白酶
的催化效率的影响。
图中曲线Ⅰ可能是人体__________；图中表
胃蛋白酶
很广
下降
明各种酶对 的适应范围______；口腔中的唾液淀粉酶进入胃中，其活
性______。
2.在探究酶的专一性实验中采用的材料之一为溶于质量分数为 的氯
化钠溶液中的淀粉溶液。
（1）氯化钠是唾液淀粉酶的________，但是过高浓度的氯化钠
（大于 的饱和度），反而抑制唾液淀粉酶的活性，成为了________。
激活剂
抑制剂
（2）下图表示竞争性抑制剂和非竞
争性抑制剂的作用原理。
竞争性抑制剂的抑制作用会因______
_____的增加而减弱，而非竞争性抑
制剂的抑制作用则不会。__________
底物
浓度
底物浓度
和酶浓度是通过影响酶与底物的接触而影响酶促反应速率的。课时2　探究影响酶催化功能的因素
素养测练
对点达标练
知识点1　pH和温度对酶活性的影响
1.(平湖中学高一期中)下图表示人体内胃蛋白酶和胰蛋白酶的酶促反应速率受pH的影响。下列叙述错误的是(　D　)
A.两种酶的空间结构存在一定的差异
B.两种酶都有各自的最适pH
C.两种酶都能催化蛋白质的水解
D.两种酶在消化道的同一部位具有相同的活性
解析:胃蛋白酶和胰蛋白酶是不同的酶,其最适pH不同,则两种酶的空间结构存在一定的差异,A、B正确;消化道内属于弱碱性环境,则胃蛋白酶在消化道内失去活性,胰蛋白酶在消化道内有活性,D错误。
2.(平湖中学校联考高一期中)若要探究角质酶活性的最适温度,下列叙述正确的是(　C　)
A.正式实验前先进行预实验,可减少实验误差
B.应将酶与底物先混合,再置于不同的温度下保温
C.一定范围内随着温度升高,角质酶的催化活性逐渐升高
D.角质酶活性的最适温度也是长期保存该酶的最佳温度
解析:预实验可以摸索实验条件,减少人力、物力的浪费,不能减少实验误差,A错误;由于酶具有高效性,应将酶与底物先置于不同的温度下保温再混合,B错误;酶应该在低温、最适pH条件下保存,D错误。
3.下图为“探究影响酶催化功能的因素——pH对过氧化氢酶的影响”的实验装置,下列相关叙述正确的是(　B　)
甲
乙
A.肝脏匀浆的新鲜程度对实验效果没有影响
B.计时应从过氧化氢溶液接触滤纸片开始
C.实验一段时间后,气泡不再产生,说明酶已失活
D.实验装置使用清水冲洗后即可进行下次实验
解析:肝脏匀浆中含有过氧化氢酶,肝脏匀浆的新鲜程度影响过氧化氢酶的活性,所以肝脏匀浆的新鲜程度对实验效果有影响,A错误;该实验的因变量是单位时间内气体的产生量,所以计时应从过氧化氢溶液接触滤纸片开始,B正确;实验一段时间后,气泡不再产生,说明过氧化氢已经被分解完,并不是过氧化氢酶失活,C错误;实验装置使用清水冲洗后,不能马上进行下次实验,因为不确定里面的过氧化氢酶是否被清洗干净,D错误。
4.低温会导致草莓的果实着色不良,严重影响草莓的品质和价值。查尔酮合成酶(CHS)是果实中合成花青素的一种关键酶。下列叙述不正确的是(　B　)
A.花青素主要存在于草莓果实细胞的细胞液中
B.CHS可为花青素合成反应提供所需的活化能
C.低温通过降低CHS的活性影响草莓果实着色
D.CHS催化反应的速率与花青素前体物质的浓度有关
解析:细胞液是指液泡内的液体,花青素主要存在于草莓果实细胞的细胞液中,A正确;由题意可知,CHS是一种酶,酶能降低化学反应所需的活化能,但不提供化学反应所需的活化能,B错误;CHS是果实中合成花青素的一种关键酶,而低温会降低酶的活性,故低温通过降低CHS的活性影响草莓果实着色,C正确;酶催化反应的速率与反应物浓度有关,因此CHS催化反应的速率与花青素前体物质的浓度有关,D正确。
知识点2　其他因素对酶活性的影响
阅读下列材料,回答5～6小题。
乳糖酶可催化乳糖水解为葡萄糖和半乳糖。为研究某因素对酶促反应速率的影响,研究小组利用乳糖酶和乳糖进行实验,结果如下表。
组别 ① ② ③ ④ ⑤
乳糖浓度/% 10 10 10 10 10
乳糖酶浓度/% 0 1 2 4 8
反应速率/(g半乳糖/min) 0 25 50 100 200
5.下列关于该实验的叙述,正确的是(　D　)
A.实验目的是验证乳糖酶具有专一性
B.组③的反应速率大于组②,是因为组③的温度更适宜
C.组④的反应速率低于组⑤,是因为组④的部分酶失活
D.实验结果表明,反应速率与乳糖酶浓度有关
解析:分析题表可知,实验中乳糖浓度不变,实验的自变量是乳糖酶浓度,因变量是反应速率,本实验验证的是酶浓度对反应速率的影响,A错误;分析题表可知,组③的反应速率大于组②,是由于组③的乳糖酶浓度比组②的乳糖酶浓度高,B错误;分析题表可知,组⑤的反应速率大于组④,是由于组⑤的乳糖酶浓度比组④的乳糖酶浓度高,C错误;由表格数据可知,随着乳糖酶浓度升高,反应速率不断增大,由此表明反应速率与乳糖酶浓度有关,D正确。
6.若要提高实验中组④的反应速率,下列方法有效的是(　A　)
A.添加乳糖酶 B.延长反应时间
C.添加麦芽糖 D.添加葡萄糖
解析:分析题表可知,实验中乳糖浓度不变,实验的自变量是乳糖酶浓度,因变量是反应速率;由表格数据可知,随着乳糖酶浓度升高,反应速率不断增大,所以要想提高实验中组④的反应速率,应增大组④的乳糖酶浓度,A符合题意。
7.生长在不同环境的盐地碱蓬地上部分呈现不同颜色,细胞内甜菜素的含量越多,植株颜色越深。酪氨酸酶是甜菜素合成的关键酶之一,可催化L多巴氧化生成多巴醌。研究人员进一步研究了酪氨酸酶氧化活性的影响因素,实验结果如图所示。下列说法错误的是(　B　)
甲
乙
A.甜菜素是一种色素,它分布在盐地碱蓬细胞的细胞液中
B.根据图甲可知,酪氨酸酶的最适pH为6
C.可用单位时间内多巴醌的生成量表示酪氨酸酶氧化活性
D.适当低浓度的Cu2+对酪氨酸酶氧化活性有一定的促进作用
解析:甜菜素是一种色素,它分布在盐地碱蓬细胞的液泡中,A正确;当pH在4～6时,随着pH的升高,酪氨酸酶氧化活性也随着升高,但未出现酶活性的峰值,故根据图甲不能分析得到酪氨酸酶的最适pH,B错误;酶的活性可用单位时间内产物的生成量或底物的消耗量来表示,故可用单位时间内多巴醌的生成(或L多巴的消耗)量表示酪氨酸酶氧化活性,C正确;结合图示可知,当Cu2+浓度大于0.01 mmol·L-1后,酶活性降低,因此适当低浓度的Cu2+对酪氨酸酶氧化活性有一定的促进作用,D正确。
综合提升练
阅读下列材料,回答8～9小题。
　　我国茶叶制作历史悠久,茶叶品种繁多。绿茶是由新鲜茶叶放在铁锅里加热快炒(俗称“杀青”),再进行揉捻、干燥等工序制作而成的,茶叶保持绿色。与绿茶相比,红茶制作不需要经过“杀青”,制作工序是新鲜茶叶→脱水→揉捻→发酵→干燥,在发酵时细胞中的茶多酚和单宁会被多酚氧化酶催化生成红褐色制得红茶。
8.结合茶叶的制作过程分析,下列说法正确的是(　C　)
A.“杀青”会使多酚氧化酶中的肽链断裂而失活
B.细胞中的茶多酚、单宁和多酚氧化酶可能都在茶叶细胞的液泡内
C.揉捻可能会破坏茶叶细胞的生物膜系统
D.多酚氧化酶能催化茶多酚和单宁的氧化,不具有专一性
解析:“杀青”是指由新鲜茶叶放在铁锅里加热快炒的过程,该过程在高温条件下使酶蛋白的空间结构被破坏而失活,肽键并未断裂,A错误;多酚氧化酶存在于细胞质基质中,B错误;酶的专一性是指一种酶可以催化一种或一类化学反应,可见多酚氧化酶具有专一性,
D错误。
9.为了研究温度对多酚氧化酶的酶促反应的影响,某实验的底物量充足,结果如图所示。
下列叙述正确的是(　D　)
A.在t1时,80 ℃条件下酶降低反应活化能的幅度比40 ℃大
B.多酚氧化酶催化反应中,酶的形状不发生改变
C.40 ℃条件下,t1～t3,多酚氧化酶的酶促反应速率逐渐增大
D.60 ℃条件下,多酚氧化酶t1时的活性比t2强
解析:在t1时,80 ℃条件下产物的量不再增加,说明酶已失活,A错误;40 ℃条件下,t1～t3期间,产物的量等比例上升,说明多酚氧化酶的酶促反应速率不变,C错误;底物充足时,60 ℃条件下,t1时产物的量增加速度比t2时快,说明多酚氧化酶t1时的活性比t2强,D正确。
10.(杭州高一期中)图1为pH影响过氧化氢酶活性的示意图。图2是在最适温度下、pH=b时,H2O2分解产生的O2量的变化示意图。改变反应过程中的某一初始条件后,下列叙述正确的是(　D　)
图1
图2
A.pH=c时,e点下移,d点不动
B.温度降低时,e点下移,d点右移
C.H2O2量增加时,e点上移,d点不移
D.酶量增加时,e点不移,d点左移
解析:pH=c时,酶变性失活,但H2O2在常温下也能缓慢分解,所以e点不变,d点右移,A错误;图2表示在最适温度下,H2O2分解产生的O2量随时间的变化,温度降低时,酶活性下降,酶促反应速率减慢,但化学反应的平衡点不变,所以e点不变,d点右移,B错误;底物(H2O2量)增加时,化学反应的平衡点升高,到达化学反应平衡点所需的时间延长,即e点上移,d点右移,C错误;若增加酶量,反应速率加快,则d点左移,e点不动,D正确。
11.抑制剂与酶结合引起酶活性降低或丧失的过程称为失活作用。根据抑制剂与底物的关系可分为竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂,下图为两种抑制剂的作用机理模型。下列相关叙述错误的是(　C　)
A.由模型A可知,酶与底物的结构特异性契合是酶具有专一性的结构基础
B.由模型B可知,竞争性抑制剂通过竞争酶与底物的结合位点而影响酶活性
C.由模型C推测,可通过增加底物浓度来降低非竞争性抑制剂对酶活性的抑制
D.非竞争性抑制剂与底物的结合位点以外的位点结合,通过改变酶的构象影响酶活性
解析:酶的活性部位往往与底物分子在空间结构上具有特殊的匹配关系。由模型A可知,酶与底物的结构特异性契合是酶具有专一性的结构基础,A正确;据模型B可知,竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点,导致酶不能与底物结合,从而降低酶对底物的催化效应,B正确;由模型C可知,非竞争性抑制剂能改变酶的空间结构,使酶不能与底物(反应物)结合,即使增加底物浓度也无法解除,C错误;非竞争性抑制剂和酶的活性位点以外的其他位点结合,通过改变酶的结构,从而使酶失去催化活性,降低酶对底物的催化反应速率,D正确。
12.某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究,结果见下表。下列分析正确的是(　B　)
组别 pH CaCl2 温度/℃ 降解率/%
① 9 + 90 38
② 9 + 70 88
③ 9 - 70 0
④ 7 + 70 58
⑤ 5 + 40 30
注:+/-分别表示有/无添加,反应物为Ⅰ型胶原蛋白。
A.该酶的催化活性的发挥并不依赖于CaCl2
B.结合②④组的相关变量分析,自变量为pH
C.该酶催化反应的最适温度为70 ℃、最适pH为9
D.pH为9、温度为90 ℃时,蛋白酶TSS已变性失活
解析:分析②③组可知,没有添加CaCl2,降解率为0,说明该酶的催化活性的发挥依赖于CaCl2,A错误;分析②④组的相关变量可知,温度均为70 ℃,都添加了CaCl2,pH分别为9、7,故自变量为pH,B正确;②组酶的活性最高,此时pH为9,温度为70 ℃,但由于温度梯度、pH梯度较大,且没有对照,故不能说明最适温度为70 ℃、最适pH为9,C错误;第①组的降解率为38%,蛋白酶TSS在此条件下还有活性,D错误。
13.华贵栉孔扇贝是我国重要的经济贝类,淀粉酶的活力是反映贝类消化能力的重要参数。为优化幼贝养殖条件,研究人员取自然水体中的幼贝,将水体调节至不同温度和盐度后,
驯养并测定其淀粉酶的活力(单位为:U/mg)。实验步骤如下:
a.在1 000 mL烧杯中加入750 mL的水,每个烧杯中放入大小、长势相同的幼贝30个。
b.调节烧杯中水体的温度和盐度达到实验所需的条件后,驯养7天。(实验期间注意及时清除死亡的幼贝,日换水50%)
c.将幼贝去壳后置于研磨器中,加入质量分数为0.9%的生理盐水进行研磨,测定酶活力。
(1)本实验选择华贵栉孔扇贝为实验材料来测定淀粉酶的活力,从食性上分析,可能的原因是
　。
(2)该实验的自变量是　　　和　　　,每个烧杯中都放入30个幼贝,这是对　　　　变量的控制。
(3)为了达到预设的温度,本实验采用渐进式的方法(每日上调或下调1～2 ℃),这样做的优点是　　　　　　。达到实验所需的条件后,仍需要驯养7天的目的是　 。
(4)下图是科研人员根据实验结果绘制的酶活力等高线图(同一条等高线上的酶活力相等,方框中为其数值)。实验结果表明:随着温度的升高,淀粉酶的活力表现为　　　　　　　,其原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　,饲养华贵栉孔扇贝幼贝的相对较优化养殖条件是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)在盐度为30.00的条件下,若淀粉酶的活力为0.45 U/mg,则温度存在两种可能,设计实验来区分高温和低温,其实验思路是
　。
解析:(1)华贵栉孔扇贝主要为植食性,以浮游硅藻为主。浮游硅藻为植物,其主要储能物质为淀粉。(2)根据题干“将水体调节至不同温度和盐度后”可知,自变量为温度和盐度,每个烧杯中都放入30个幼贝,这是对无关变量的控制。(3)实验采用渐进式的方法是为幼贝更好地适应环境提供良好的酶环境温度,温度突变容易导致扇贝死亡。驯养7天可以让扇贝更好地适应预设的盐度和温度,让华贵栉孔扇贝在实验设定的环境中稳定产生淀粉酶,使实验结果更准确。(4)在一定的温度范围内,酶活性随温度的升高而增强,其中酶活性最高时的温度即为该种酶的最适温度,若超过最适温度,酶活性逐渐下降,甚至失活。实验结果表明:随着温度的升高,淀粉酶的活力表现为先升高后降低,原因可能是酶在适宜条件下的活性最高,温度高于或低于最适温度,酶活性都下降。饲养华贵栉孔扇贝幼贝的相对较优化养殖条件是盐度为30.00左右,温度为 25.00 ℃左右。(5)在盐度为30.00的条件下,若淀粉酶的活力为 0.45 U/mg,则温度存在两种可能,设计实验来区分高温和低温,其实验思路是在盐度为30.00的条件下适当升高温度,若酶活性升高,则是低温(或在盐度为30.00的条件下适当降低温度,若酶活性降低,则是高温)。
答案:(1)华贵栉孔扇贝的食物中富含淀粉等营养成分　(2)温度　盐度　无关
(3)降低华贵栉孔扇贝的死亡率　让华贵栉孔扇贝在实验设定的环境中稳定产生淀粉酶,使实验结果更准确
(4)先升高后降低　酶在适宜条件下的活性最高,温度高于或低于最适温度,酶活性都下降　盐度为30.00左右,温度为25.00 ℃左右
(5)在盐度为30.00的条件下适当升高温度,若酶活性升高,则是低温(或在盐度为30.00的条件下适当降低温度,若酶活性降低,则是高温)
14.多酶片是经特殊工艺制成的双层药片,内层是肠溶衣(不易溶于胃液,可溶于肠液)包裹的胰蛋白酶、胰脂肪酶、胰淀粉酶,外层是糖衣(可溶于胃液)包裹的胃蛋白酶。某同学为了验证多酶片中胃蛋白酶的作用,设计了以下实验。
(1)实验材料:多酶片、蛋白块、pH为1.9的缓冲溶液、pH为7.0的缓冲溶液、蒸馏水、恒温水浴箱、试管、烧杯等。
(2)实验步骤
①制备胃蛋白酶溶液:取多酶片放入盛有pH为　　　 　的缓冲溶液的烧杯中,几分钟后取上层溶液备用。
②取试管A加入适量的　 ,
试管B加入　 作为对照。
③分别加入大小相同的蛋白块,在　　　　　　中保温 30分钟。
(3)预测结果和结论
预测结果:A试管的　 ;
B试管的　　　　　　　　　。
结论:多酶片中胃蛋白酶可以催化蛋白质的水解。
(4)分析、讨论
①酶的活性可以用1 g酶在1 min内　　　　　　　　　　来表示。
②为充分发挥多酶片的作用,使用时应　　　 　　　　(填“整片吞服”或“嚼碎服用”),理由是　

　。
解析:(2)①由于胃蛋白酶的适宜pH为1.9左右,所以制备胃蛋白酶溶液需取多酶片放入盛有pH为 1.9 的缓冲溶液的烧杯中,几分钟后糖衣溶解,取上层溶液备用,上层溶液就是胃蛋白酶溶液。②实验需遵循单一变量原则,无关变量要相同且适宜,则试管A加入适量的胃蛋白酶溶液,试管B则应加入等量的pH为1.9的缓冲溶液作为对照;③应该在 37 ℃ 的恒温水浴箱中保温。(3)由于酶具有催化作用,所以可预测结果为A试管的蛋白块体积变小,B试管的蛋白块基本不变。可得出的结论是多酶片中的胃蛋白酶可以催化蛋白质的水解。(4)①酶的活性可以用单位时间内反应物的减少量或生成物的增加量来表示。②整片吞服使肠溶衣在胃液中不易被破坏,确保肠溶衣包裹的酶在肠溶液中发挥作用,而嚼碎服用时,肠溶衣包裹的酶释放后会在酸性的胃液中失去活性,无法发挥作用,所以为充分发挥多酶片的作用,使用时应整片吞服。
答案:(2)①1.9　②胃蛋白酶溶液　等量的pH为1.9的缓冲溶液　③(37 ℃的)恒温水浴箱　(3)蛋白块体积比B试管的小(或蛋白块体积变小或消失)　蛋白块基本不变　(4)①反应物的减少量(产物的增加量)　②整片吞服　整片吞服使肠溶衣在胃液中不易被破坏,确保肠溶衣包裹的酶在肠溶液中发挥作用(或若嚼碎服用,肠溶衣包裹的酶释放后会在酸性的胃液中失活,无法发挥作用;若嚼碎后服用的药粉残留在口腔内,会消化口腔黏膜细胞而引起严重的口腔溃疡)(答案合理即可)课时2　探究影响酶催化功能的因素
素养测练
对点达标练
知识点1　pH和温度对酶活性的影响
1.(平湖中学高一期中)下图表示人体内胃蛋白酶和胰蛋白酶的酶促反应速率受pH的影响。下列叙述错误的是( )
A.两种酶的空间结构存在一定的差异
B.两种酶都有各自的最适pH
C.两种酶都能催化蛋白质的水解
D.两种酶在消化道的同一部位具有相同的活性
2.(平湖中学校联考高一期中)若要探究角质酶活性的最适温度,下列叙述正确的是( )
A.正式实验前先进行预实验,可减少实验误差
B.应将酶与底物先混合,再置于不同的温度下保温
C.一定范围内随着温度升高,角质酶的催化活性逐渐升高
D.角质酶活性的最适温度也是长期保存该酶的最佳温度
3.下图为“探究影响酶催化功能的因素——pH对过氧化氢酶的影响”的实验装置,下列相关叙述正确的是( )
甲
乙
A.肝脏匀浆的新鲜程度对实验效果没有影响
B.计时应从过氧化氢溶液接触滤纸片开始
C.实验一段时间后,气泡不再产生,说明酶已失活
D.实验装置使用清水冲洗后即可进行下次实验
4.低温会导致草莓的果实着色不良,严重影响草莓的品质和价值。查尔酮合成酶(CHS)是果实中合成花青素的一种关键酶。下列叙述不正确的是( )
A.花青素主要存在于草莓果实细胞的细胞液中
B.CHS可为花青素合成反应提供所需的活化能
C.低温通过降低CHS的活性影响草莓果实着色
D.CHS催化反应的速率与花青素前体物质的浓度有关
知识点2　其他因素对酶活性的影响
阅读下列材料,回答5～6小题。
乳糖酶可催化乳糖水解为葡萄糖和半乳糖。为研究某因素对酶促反应速率的影响,研究小组利用乳糖酶和乳糖进行实验,结果如下表。
组别 ① ② ③ ④ ⑤
乳糖浓度/% 10 10 10 10 10
乳糖酶浓度/% 0 1 2 4 8
反应速率/(g半乳糖/min) 0 25 50 100 200
5.下列关于该实验的叙述,正确的是( )
A.实验目的是验证乳糖酶具有专一性
B.组③的反应速率大于组②,是因为组③的温度更适宜
C.组④的反应速率低于组⑤,是因为组④的部分酶失活
D.实验结果表明,反应速率与乳糖酶浓度有关
6.若要提高实验中组④的反应速率,下列方法有效的是( )
A.添加乳糖酶 B.延长反应时间
C.添加麦芽糖 D.添加葡萄糖
7.生长在不同环境的盐地碱蓬地上部分呈现不同颜色,细胞内甜菜素的含量越多,植株颜色越深。酪氨酸酶是甜菜素合成的关键酶之一,可催化L多巴氧化生成多巴醌。研究人员进一步研究了酪氨酸酶氧化活性的影响因素,实验结果如图所示。下列说法错误的是( )
甲
乙
A.甜菜素是一种色素,它分布在盐地碱蓬细胞的细胞液中
B.根据图甲可知,酪氨酸酶的最适pH为6
C.可用单位时间内多巴醌的生成量表示酪氨酸酶氧化活性
D.适当低浓度的Cu2+对酪氨酸酶氧化活性有一定的促进作用
综合提升练
阅读下列材料,回答8～9小题。
　　我国茶叶制作历史悠久,茶叶品种繁多。绿茶是由新鲜茶叶放在铁锅里加热快炒(俗称“杀青”),再进行揉捻、干燥等工序制作而成的,茶叶保持绿色。与绿茶相比,红茶制作不需要经过“杀青”,制作工序是新鲜茶叶→脱水→揉捻→发酵→干燥,在发酵时细胞中的茶多酚和单宁会被多酚氧化酶催化生成红褐色制得红茶。
8.结合茶叶的制作过程分析,下列说法正确的是( )
A.“杀青”会使多酚氧化酶中的肽链断裂而失活
B.细胞中的茶多酚、单宁和多酚氧化酶可能都在茶叶细胞的液泡内
C.揉捻可能会破坏茶叶细胞的生物膜系统
D.多酚氧化酶能催化茶多酚和单宁的氧化,不具有专一性
D错误。
9.为了研究温度对多酚氧化酶的酶促反应的影响,某实验的底物量充足,结果如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.在t1时,80 ℃条件下酶降低反应活化能的幅度比40 ℃大
B.多酚氧化酶催化反应中,酶的形状不发生改变
C.40 ℃条件下,t1～t3,多酚氧化酶的酶促反应速率逐渐增大
D.60 ℃条件下,多酚氧化酶t1时的活性比t2强
10.(杭州高一期中)图1为pH影响过氧化氢酶活性的示意图。图2是在最适温度下、pH=b时,H2O2分解产生的O2量的变化示意图。改变反应过程中的某一初始条件后,下列叙述正确的是( )
图1
图2
A.pH=c时,e点下移,d点不动
B.温度降低时,e点下移,d点右移
C.H2O2量增加时,e点上移,d点不移
D.酶量增加时,e点不移,d点左移
11.抑制剂与酶结合引起酶活性降低或丧失的过程称为失活作用。根据抑制剂与底物的关系可分为竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂,下图为两种抑制剂的作用机理模型。下列相关叙述错误的是( )
A.由模型A可知,酶与底物的结构特异性契合是酶具有专一性的结构基础
B.由模型B可知,竞争性抑制剂通过竞争酶与底物的结合位点而影响酶活性
C.由模型C推测,可通过增加底物浓度来降低非竞争性抑制剂对酶活性的抑制
D.非竞争性抑制剂与底物的结合位点以外的位点结合,通过改变酶的构象影响酶活性
12.某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究,结果见下表。下列分析正确的是( )
组别 pH CaCl2 温度/℃ 降解率/%
① 9 + 90 38
② 9 + 70 88
③ 9 - 70 0
④ 7 + 70 58
⑤ 5 + 40 30
注:+/-分别表示有/无添加,反应物为Ⅰ型胶原蛋白。
A.该酶的催化活性的发挥并不依赖于CaCl2
B.结合②④组的相关变量分析,自变量为pH
C.该酶催化反应的最适温度为70 ℃、最适pH为9
D.pH为9、温度为90 ℃时,蛋白酶TSS已变性失活
13.华贵栉孔扇贝是我国重要的经济贝类,淀粉酶的活力是反映贝类消化能力的重要参数。为优化幼贝养殖条件,研究人员取自然水体中的幼贝,将水体调节至不同温度和盐度后,
驯养并测定其淀粉酶的活力(单位为:U/mg)。实验步骤如下:
a.在1 000 mL烧杯中加入750 mL的水,每个烧杯中放入大小、长势相同的幼贝30个。
b.调节烧杯中水体的温度和盐度达到实验所需的条件后,驯养7天。(实验期间注意及时清除死亡的幼贝,日换水50%)
c.将幼贝去壳后置于研磨器中,加入质量分数为0.9%的生理盐水进行研磨,测定酶活力。
(1)本实验选择华贵栉孔扇贝为实验材料来测定淀粉酶的活力,从食性上分析,可能的原因是
　。
(2)该实验的自变量是　　　和　　　,每个烧杯中都放入30个幼贝,这是对　　　　变量的控制。
(3)为了达到预设的温度,本实验采用渐进式的方法(每日上调或下调1～2 ℃),这样做的优点是　　　　　　。达到实验所需的条件后,仍需要驯养7天的目的是　 。
(4)下图是科研人员根据实验结果绘制的酶活力等高线图(同一条等高线上的酶活力相等,方框中为其数值)。实验结果表明:随着温度的升高,淀粉酶的活力表现为　　　　　　　,其原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　,饲养华贵栉孔扇贝幼贝的相对较优化养殖条件是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)在盐度为30.00的条件下,若淀粉酶的活力为0.45 U/mg,则温度存在两种可能,设计实验来区分高温和低温,其实验思路是
　。
14.多酶片是经特殊工艺制成的双层药片,内层是肠溶衣(不易溶于胃液,可溶于肠液)包裹的胰蛋白酶、胰脂肪酶、胰淀粉酶,外层是糖衣(可溶于胃液)包裹的胃蛋白酶。某同学为了验证多酶片中胃蛋白酶的作用,设计了以下实验。
(1)实验材料:多酶片、蛋白块、pH为1.9的缓冲溶液、pH为7.0的缓冲溶液、蒸馏水、恒温水浴箱、试管、烧杯等。
(2)实验步骤
①制备胃蛋白酶溶液:取多酶片放入盛有pH为　　　 　的缓冲溶液的烧杯中,几分钟后取上层溶液备用。
②取试管A加入适量的　 ,
试管B加入　 作为对照。
③分别加入大小相同的蛋白块,在　　　　　　中保温 30分钟。
(3)预测结果和结论
预测结果:A试管的　 ;
B试管的　　　　　　　　　。
结论:多酶片中胃蛋白酶可以催化蛋白质的水解。
(4)分析、讨论
①酶的活性可以用1 g酶在1 min内　　　　　　　　　　来表示。
②为充分发挥多酶片的作用,使用时应　　　 　　　　(填“整片吞服”或“嚼碎服用”),理由是　

　。 课时2　探究影响酶催化功能的因素
一、pH对酶活性的影响
1.典型曲线
2.曲线解读
(1)酶通常在一定pH范围内才起作用,而且在某一pH下作用最强,该pH称为 。
(2)不同酶的最适的pH范围可能很窄,也可能较宽,这取决于 。
3.探究pH对过氧化氢酶的影响
(1)实验原理。
①过氧化氢酶能够催化过氧化氢分解产生水和氧气,通过检测 的变化可反映酶催化速率的强弱。
②不同的pH能影响酶的活性,在 的pH条件下酶的催化效率最高。
(2)实验装置。
甲
乙
①甲表示反应前的状态,浸过肝脏匀浆的滤纸片不与H2O2溶液接触。
②乙表示旋转 ,使浸过肝脏匀浆的滤纸片与H2O2溶液接触,倒置的量筒收集气体。
(3)实验步骤。
①安装装置。
a.乙装置的 中加水至快满为止。
b.将大小相同的8片滤纸片放在盛有 的培养皿中浸泡1 min,然后用镊子夹起滤纸片,贴靠在培养皿壁上,待多余的匀浆流尽后,贴在甲反应小室的内壁上。
c.向反应小室中加入2 mL 、2 mL 3%的过氧化氢溶液,将小室塞紧。
d.将装置按图乙所示进行组装。
②反应与气体收集。
a.将反应小室小心旋转180°,使过氧化氢溶液与 接触,并开始计时。
b.每隔30 s读取量筒中水平面的刻度1次,共进行4次,并记录结果。
③利用该装置进行其他pH的检测(特别提醒:每次检测之前需要 反应小室,再重复上述实验过程)。
④实验结果。
缓冲液 pH5.0 pH6.0 pH7.0 pH8.0
收集的气体 体积/mL 0.5 min
1 min
1.5 min
2 min
⑤实验结论:过氧化氢酶在最适pH(7.3～7.5)时,活性 ,低于最适pH时,随pH升高酶活性 ,高于最适pH时,随pH升高酶活性 。
(1)探究“pH对过氧化氢酶的影响”时,反应小室旋转180°时开始计时。(　√　)
(2)每次实验后,先用水充分冲洗反应小室,然后用相应缓冲液再冲洗一遍。(　√　)
(3)pH由10降到2的过程中,胃蛋白酶的活性将逐渐增强。(　×　)
恢复。
二、温度对酶活性的影响
1.典型曲线
2.曲线解读
(1)酶促反应都有一个 温度,在此温度以上或以下,酶活性均会下降。
(2)温度对酶促反应的影响有两个方面:
①温度升高,反应物分子具有的能量增加,反应速度加快,如图示中曲线 所示。
②温度影响酶的空间结构,温度升得越高,酶变性的速率越快,升到一定温度,酶将完全失活,如曲线 所示。
③a、b所示的作用叠加在一起,使得酶催化的反应表现出最适温度,如曲线 所示。
三、其他影响因素
　 、重金属离子、酶的 和抑制剂等都会影响酶的活性。
(1)温度升高,反应物分子具有的能量增加,反应速度一定加快。(　×　)
(2)随着温度降低,酶促反应的活化能下降,低温能降低酶活性的原因是低温破坏了酶的空间结构。(　×　)
(3)可以利用探究pH影响过氧化氢酶活性实验的试剂、材料、装置等探究不同温度对酶促反应速率的影响。(　×　)
(4)底物浓度和酶浓度通过影响酶与底物的接触面积而影响酶促反应速率。(　√　)
一、酶促反应曲线及分析方法
[典例1-1] 下图表示乳糖酶催化乳糖水解的两个实验结果,除自变量和图中条件外,其他实验条件均设置为最适条件。下列有关叙述错误的是(　B　)
A.若增大实验1的酶浓度,相对反应速率增大
B.若继续增大实验1的乳糖浓度,相对反应速率将降低
C.若继续增大实验2的酶浓度,相对反应速率可能不再增大
D.若降低两个实验的反应温度,相对反应速率都将减小
B错误;若继续增大实验2的酶浓度,相对反应速率可能不再增大,因为乳糖浓度有限,C正确;根据题意可知,两个实验都处于最适条件(最适温度和最适pH),所以若降低两个实验的反应温度,酶的活性下降,相对反应速率都将减小。
[典例1-2](宁波高一期中)青霉素酰化酶,又称青霉素氨基水解酶,该酶已大规模应用于工业生产β内酰胺类抗生素的关键中间体和半合成β内酰胺类抗生素。某科研小组测定了青霉素酰化酶的活性与pH和温度的关系,结果如图所示。下列相关叙述正确的是(　D　)
A.青霉素酰化酶具有一定的结构,其形状与底物的结合无关
B.该酶适于在35 ℃、pH为6.5的磷酸盐缓冲液体系中保存
C.反应体系的pH由2.0上升到6.5的过程中,该酶的活性逐渐增强
D.若温度由10 ℃上升到28 ℃,则该酶降低化学反应的活化能的能力增强
D正确。
归纳总结与酶相关的曲线
曲线 曲线解读
①与无机催化剂相比,酶具有高效性;②酶只能缩短达到化学平衡所需的时间,不能改变化学反应的平衡点;③与未加酶组对比,说明酶具有催化作用
加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同,说明酶B对此反应无催化作用,而加入酶A的反应速率随底物浓度的增大明显加快,说明酶具有专一性
①甲:底物充足,其他条件适宜,酶促反应速率与酶浓度成正比。②乙:其他条件适宜,酶量一定,酶促反应速率随底物浓度增加而加快,当反应物达到一定浓度后,受酶的数量和酶的活性的限制,酶促反应速率不再增加;③底物浓度和酶浓度是通过影响酶与底物的接触而影响酶促反应速率的,并不影响酶的活性
甲 乙 ①在一定温度(pH)范围内,随温度(pH)的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围,酶的催化作用逐渐减弱;②过酸、过碱、高温都会使酶变性失活,而低温只是抑制酶的活性,酶分子的结构未被破坏,温度升高可恢复其活性;③酶催化反应时,最适温度和最适pH不会相互影响;④若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度时,检测底物被分解的试剂不宜选用本尼迪特试剂,因为用本尼迪特试剂鉴定时需热水浴加热;⑤不宜选用淀粉和淀粉酶探究酶的最适pH,因为淀粉在酸性条件下会水解
二、探究pH对过氧化氢酶活性的影响
[典例2-1](台州高一期末) 如图为用于“探究pH对过氧化氢酶活性的影响”活动中的实验装置中的反应室部分结构。下列相关叙述正确的是(　D　)
A.若把过氧化氢酶换成胃蛋白酶,实验自变量仍可以设为pH5.0、pH6.0、pH7.0、pH8.0
B.每一次实验的记录结果要记录最终产生的氧气量来判断酶活性的大小
C.每一次操作后将装置用清水清洗干净即可进行下一次实验
D.本实验所用的过氧化氢酶不可用于探究酶活性受温度的影响
[典例2-2](杭州高一联考期中)某兴趣小组进行了“探究pH对过氧化氢酶的影响”实验,结果如下表所示。下列叙述正确的是(　A　)
pH 5.0 6.0 7.0 8.0
收集到的气体体积/mL 0.5 min 6.5 7.6 8.3 8.0
1 min 9.5 11.3 12.3 11.6
A.过氧化氢酶在动物肝脏细胞和血细胞中的浓度高
B.过氧化氢与过氧化氢酶溶液混合后再添加缓冲液
C.实验过程中各组过氧化氢酶的含量和活性要保持相同
D.由表中数据可说明,过氧化氢酶的最适pH在7.0～8.0
适宜,但酶的活性属于因变量,各组的酶活性不同,C错误;表中数据可说明,与pH6.0相比,
pH8.0时收集到的气体稍微多一点,但都没有pH7.0时收集得多,因而可推测,过氧化氢酶的最适pH在6.0～8.0,D错误。
分析实验操作过程中的细节
(1)实验操作过程中装置只有一套,因此检测不同pH对过氧化氢酶的影响,需要对实验装置进行反复冲洗,以免影响实验结果。
(2)本实验的自变量为pH,通过设置具有一定梯度的多组不同的缓冲液来调节。浸过肝脏匀浆的滤纸片表示酶的数量,不同装置中滤纸片的数量需要相同,但特别指出的是改变滤纸片的数量无法改变产物的量,只可以改变反应速率。
(3)本实验中,量筒中的水要灌满,排出量筒内的空气,且不能产生气泡,否则会影响后面气体体积的测量。
(4)本实验的因变量为酶活性,检测指标为气体的产生速率。收集到的气体不能直接表示酶活性(或催化效率),而是需要计算单位时间内气体的产生量,以此表示不同pH下的酶活性。
(5)本实验宜保证在酶的最适温度(排除温度干扰)下进行,在将各次实验的反应小室内的过氧化氢溶液旋转180°前,要把过氧化氢溶液先与缓冲液混合,二者不能颠倒顺序。若颠倒顺序,底物会在未调好pH的情况下就在酶的作用下发生反应,影响实验的准确性。因此,必须先将底物置于预设环境下,再与酶混合。
1.当人发烧时会感到全身不适、无力、食欲不振,如果持续高烧就会休克,甚至有生命危险。由此可见:
(1)高温使体内的酶,包括消化酶的活性 ,消化能力 ,所以食欲不振,根本原因是高温改变了消化酶的 。
(2)下图表示pH对人体内的几种消化酶——肠淀粉酶、唾液淀粉酶、胃蛋白酶的催化效率的影响。
图中曲线Ⅰ可能是人体 ;图中表明各种酶对pH的适应范围 ;口腔中的唾液淀粉酶进入胃中,其活性 。
2.在探究酶的专一性实验中采用的材料之一为溶于质量分数为0.3%的氯化钠溶液中的淀粉溶液。
(1)氯化钠是唾液淀粉酶的 ,但是过高浓度的氯化钠(大于1/3的饱和度),反而抑制唾液淀粉酶的活性,成为了 。
(2)下图表示竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂的作用原理。
竞争性抑制剂的抑制作用会因 的增加而减弱,而非竞争性抑制剂的抑制作用则不会。 和酶浓度是通过影响酶与底物的接触而影响酶促反应速率的。

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